先进复合材料在航天领域的实际应用

  碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维比重小,因此有很高的强度。碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料,由于其比重小、刚性好和强度高,在航空航天工业中已采用先进复合材料,就能满足强度和刚性的要求,并达到减轻设备重量的效果。

  1.在宇航器和卫星结构材料上的实际应用

  卫星整体结构的质量对运载火箭的需要和卫星的性能有着直接的影响,因此,卫星结构的轻型化的设计理念已经成为了卫星结构发展的主流趋势。国际上的通讯卫星使用的就是采用先进复合材料制作的推力桶,使得推力桶与传统铝合金材料结构的推力桶相比较而言重量下降了30%左右,其较少的重量能够再增加四百余条电话线路,另外还可以大大降低卫星发射所需要的成本。就发达国家而.言,其卫星结构的质量占整体质量的1/10,主要原因就是因为其使用了先进的复合材料。就目前而言,我国的神舟飞船系列等都应用了碳纤维/环氧复合材料,大大减少了整体重量和建造成本。

  2.在导弹上的实际应用

  就目前来看,美国在建造导弹的时候,其导弹弹头结构壳体、仪器仓等部件都以使用先进复合材料为主,宇航公司和洛克希德导弹提出,与传统的铝结构导弹相比,使用环氧/碳纤维复合材料制造出来的导弹质量要更轻。目前,很多国外的发达国家也开始使用先进复合材料的导弹发射桶,例如:美国的MX导弹.俄罗斯的白杨M导弹等发射桶均是由复合材料制作而成的。我国在导弹发射桶上也开始应用先进复合材料,之后还研发了先进复合材料的仪器舱等,大大提高了导弹的整体性能。

  就目前而言,先进复合材料的使用已经成为对航空航天器进行评价的重要参考依据,另外,也是确保航空航天器结构先进性的关键所在。由于我国目前的先进复合材料的应用技术与发达国家相比较而言还存在着一定的差距,但是,我国也已经针对先进复合材料方面开展了很多的研究、研发工作,先进复合材料的未来发展前景是十分广阔的。在未来,先进复合材料的发展主要表现在智能化、功能多样化、质量轻、成本低等方面。